基于ARM9的寻址方式

时间:2021-03-29 08:02:36

啥是寻址:处理器指令系统中规定的寻址操作数所在地址的方式;或者说通过什么样的方式找到操作数;

指令和指令格式

ARM指令格式:
<操作码> {<条件>} {S} <目的寄存器>,<第一个操作数> {,第二个操作数}
<>:内容表示必不可少;
{}:代表可以省略;
{<条件>}:指令的执行条件;若没有条件,表示默认AL(无条件执行);

栗子: ADDEQS R0,R1,#8
ADDEQS是操作操作码;
EQ是指令执行的条件域,EQ表示相等时执行;
S是后缀,决定指令的执行结果是否影响CPSR的值;
R0是目标寄存器,即储存操作结果的寄存器,可以是R0~R15在内的任何一个
R1是第一个操作数,这里是一个寄存器,可以是R0~R15在内的任何一个寄存器;
,#8是第二操作数,第二操作数可以是立即数,常数表达式,寄存器,寄存器移位操作数;

Load-store结构
ARM指令集是Load/store结构:对于存储器中的数据只能使用load-store指令进行存取,所有其他操作只能在寄存器中完成,即只能对存放寄存器中的数据进行处理

指令的执行条件
条件后缀功能:检查本条指令执行前的相应条件标志位;
S后缀的功能:根据指令执行的结果,刷新条件标志位的功能;
条件标志位一览表
基于ARM9的寻址方式

条件后缀只影响指令是否执行,不影响指令的内容。
举个栗子:ADDEQ指令 , 可选后缀EQ并不影响本指令的内容,在执行时仍然是一条加法指令;

指令后缀有两种:条件后缀和S后缀

ARM9微处理器的寻址方式
1)寄存器寻址
ADD R0,R1,R2
2)立即数寻址
MOV R0,#10
这里要注意一下:
#后面有三种数据书写方式:
16进制时:#后面要加上0x10或&;
10进制时:#后面要加上0d或缺省(省略);
2进制时:#后面要加上0b;

关于ARM中立即数表达式并不是任意数都可以,在表达16进制的时候要遵循8位位图的方式;

3)寄存器移位寻址
ADD R0,R1,R2,LSL,#1 ;R0=R1+R2<<1

寄存器移位寻址方式是ARM指令集中特有的。ARM硬件结构上的一个桶形移位器是专门为移位操作准备的,移位操作时不需要消耗额外的时间;

移位指令操作:
基于ARM9的寻址方式

图中的移位数y 可以有以下几种方式:
(1)立即数
y=立即数;
栗子:ADD R0,R1,R2,LSL #2
(2)寄存器
y=Rs;(通用寄存器)但不能用PC(R15)
(3)数字常量表达式
y=数字常量表达式(单目操作符,双目操作符,逻辑操作符和算术操作符)等。
栗子:#0x88 ;立即数
#0x40 + 0x20 ;使用加法的数字常量表达式
#0x40 + 0x20*4 ;使用加,减,乘,除算数运算
#0x80 : ROR : 02 ;使用移位操作,循环2位;
#2_11010010 ;使用二进制
#0xFF:MOD:08 ;取模操作
#0xFF0000:AND:660000 ;逻辑与操作
4)寄存器间接寻址方式
LDR R0,[R4] ;R4中的内容作为地址,该地址中的内容给R0

5) 变址寻址方式(别名:基址变址寻址)
LDR R0,[R1,#4] ;R4中内容+4作为地址,该地址中内容给R0

R1为基址寄存器,4是偏移量
变址寻址方式其实就是访问基址附近的单元,包括基址加偏移和基址加索引寻址。变址寻址=寄存器寻址+偏移量

变址寻址的几种形式:
LDR R0 ,[R1,#4] ;R0=[R1+4]
LDR R0 ,[R1,#4]! ;R0=[R1+4],R1 = R1+4
LDR R0 , [R1],#4 ;R0=[R1], R1= R1+4
LDR R0 , [R1,R2] ;R0 = [R1+R2]

这里出现了一个!后缀:
1. 从上面例程中可以看出:有!的情况下,基址地址的值也会改变;没有!则不会改变;
2. !后缀必须紧跟在地址表达式后面,而地址表达必须有明确的地址偏移量,而且!不能用在R15(PC)后面
3. 当!在单个寄存器后面时,这个寄存器要有隐性偏移量。
例如STMDB R1!{R3,R5,R7},此时基址寄存器R1隐性偏移量是4;

6)多寄存器寻址
功能:实现一次传输几个寄存器的值,允许一条指令传送16个寄存器的任何一个子集或所有寄存器。
LDMIA R1,{R0,R2,R5} ;R0=[R1],R2=[R1+4];R5=[R1+8]
LDMIA R0,{R1-R4};R1=[R0],R2=[R0+4];R3=[R0+8];R4=[R0+12];

7)堆栈寻址方式
什么是堆栈?
堆栈是内存中按特定顺序特别化出来的一块儿储存区域,这种特定顺序既是“先进先出”或“后进先出”。
堆栈寻址是隐含的,它使用一个专门的寄存器SP指向一块存储器区域,SP指向栈顶;
堆栈的两种方式:
向上生长:又称为递增堆栈,即地址向高地址方向
向下生长:又称为递减堆栈,即地址向低地址方向
ARM中采用LDMFD和STMFD指令分别支持POP操作(出栈)和PUSH操作(进栈),R13作为堆栈指针
STMFD R13!,{R0-R4};进栈
LDMFD R13!,{R0-R4};出栈
8)块拷贝寻址方式
块拷贝指令是一种多寄存器拷贝指令;
功能:把一块数据从存储器的某个位置拷贝到另一个位置。
决定因素:块拷贝寻址操作取决于数据是存储在基址寄存器所指的地址之上 ,还是地址之下,地址是递增还是递减的,并且与数据的存取操作有关;

9)相对寻址方式
相对寻址是变址寻址的一种变通;程序计数器PC提供基址地址,把指令中的地址码字段作为偏移量,两者相加后得到操作数的有效地址。

子程序调用指令就是相对寻址操作的一种;

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